package com.mimosa.util.encrypt;

import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import javax.crypto.Cipher;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
 * 一、概述
 *  1、RSA是基于大数因子分解难题。目前各种主流计算机语言都支持RSA算法的实现
 *  2、java6支持RSA算法
 *  3、RSA算法可以用于数据加密和数字签名
 *  4、RSA算法相对于DES/AES等对称加密算法，他的速度要慢的多
 *  5、总原则：公钥加密，私钥解密  /   私钥加密，公钥解密
 *  
 *  二、模型分析
 *  RSA算法构建密钥对简单的很，这里我们还是以甲乙双方发送数据为模型
 *  1、甲方在本地构建密钥对（公钥+私钥），并将公钥公布给乙方
 *  2、甲方将数据用私钥进行加密，发送给乙方
 *  3、乙方用甲方提供的公钥对数据进行解密
 *  
 *  如果乙方向传送数据给甲方：
 *  4、乙方用公钥对数据进行加密，然后传送给甲方
 *  5、甲方用私钥对数据进行解密
 */
/**
 * 非对称加密算法RSA算法组件 非对称算法一般是用来传送对称加密算法的密钥来使用的，相对于DH算法，RSA算法只需要一方构造密钥，不需要
 * 大费周章的构造各自本地的密钥对了。DH算法只能算法非对称算法的底层实现。而RSA算法算法实现起来较为简单
 * 
 * @author kongqz
 */
public class RSACoder {
	// 非对称密钥算法
	public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";

	/**
	 * 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间
	 */
	private static final int KEY_SIZE = 512;
	// 公钥
	private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";

	// 私钥
	private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";

	/**
	 * 初始化密钥对
	 * 
	 * @return Map 甲方密钥的Map
	 */
	public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {
		// 实例化密钥生成器
		KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 初始化密钥生成器
		keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);
		// 生成密钥对
		KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
		// 甲方公钥
		RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
		// 甲方私钥
		RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
		// 将密钥存储在map中
		Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>();
		keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
		keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
		return keyMap;

	}

	/**
	 * 私钥加密
	 * 
	 * @param data待加密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 加密数据
	 */
	public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

		// 取得私钥
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 生成私钥
		PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
		// 数据加密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 公钥加密
	 * 
	 * @param data待加密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 加密数据
	 */
	public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

		// 实例化密钥工厂
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 初始化公钥
		// 密钥材料转换
		X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
		// 产生公钥
		PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

		// 数据加密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 私钥解密
	 * 
	 * @param data
	 *            待解密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 解密数据
	 */
	public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
		// 取得私钥
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 生成私钥
		PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
		// 数据解密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 公钥解密
	 * 
	 * @param data
	 *            待解密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 解密数据
	 */
	public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

		// 实例化密钥工厂
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 初始化公钥
		// 密钥材料转换
		X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
		// 产生公钥
		PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
		// 数据解密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 取得私钥
	 * 
	 * @param keyMap
	 *            密钥map
	 * @return byte[] 私钥
	 */
	public static byte[] getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap) {
		Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
		return key.getEncoded();
	}

	/**
	 * 取得公钥
	 * 
	 * @param keyMap
	 *            密钥map
	 * @return byte[] 公钥
	 */
	public static byte[] getPublicKey(Map<String, Object> keyMap) throws Exception {
		Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
		return key.getEncoded();
	}

	/**
	 * @param args
	 * @throws Exception
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 初始化密钥
		// 生成密钥对
		Map<String, Object> keyMap = RSACoder.initKey();
		// 公钥
		byte[] publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);

		// 私钥
		byte[] privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);
		System.out.println("公钥：/n" + Base64.encodeBase64String(publicKey));
		System.out.println("私钥：/n" + Base64.encodeBase64String(privateKey));

		System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============");
		String str = "RSA密码交换算法";
		System.out.println("/n===========甲方向乙方发送加密数据==============");
		System.out.println("原文:" + str);
		// 甲方进行数据的加密
		byte[] code1 = RSACoder.encryptByPrivateKey(str.getBytes(), privateKey);
		System.out.println("加密后的数据：" + Base64.encodeBase64String(code1));
		System.out.println("===========乙方使用甲方提供的公钥对数据进行解密==============");
		// 乙方进行数据的解密
		byte[] decode1 = RSACoder.decryptByPublicKey(code1, publicKey);
		System.out.println("乙方解密后的数据：" + new String(decode1) + "/n/n");

		System.out.println("===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据==============/n/n");

		str = "乙方向甲方发送数据RSA算法";

		System.out.println("原文:" + str);

		// 乙方使用公钥对数据进行加密
		byte[] code2 = RSACoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey);
		System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密==============");
		System.out.println("加密后的数据：" + Base64.encodeBase64String(code2));

		System.out.println("=============乙方将数据传送给甲方======================");
		System.out.println("===========甲方使用私钥对数据进行解密==============");

		// 甲方使用私钥对数据进行解密
		byte[] decode2 = RSACoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);

		System.out.println("甲方解密后的数据：" + new String(decode2));
	}
}